[發明專利]一種逐液滴離心霧化法制備超細球形金屬粉末的裝置及方法

在審

• 申請號: 201811116483.6
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109014227A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 董偉;孟瑤;白兆豐;朱勝;王曉明;趙陽;許富民;王延洋;韓陽;李國斌;石晶;韓國峰;王思捷;常青;任志強;滕濤
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: B22F9/10
• 分類號: B22F9/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發明提供一種逐液滴離心霧化法制備超細球形金屬粉末的裝置及方法，裝置包括殼體、設置于殼體內的坩堝和粉末收集區，其特征在于：設置在粉末收集區的轉盤為鑲嵌式結構，選擇導熱性較差的材料轉盤的基體部分，選擇與液滴的潤濕角小于90°的金屬材料，鑲嵌進主體部分作為轉盤的霧化平面，轉盤內設有通氣孔。本發明公開了通過逐液滴離心霧化法制備超細球形金屬粉末的方法，主要結合均勻液滴噴射法和離心霧化法兩種方法，突破了傳統金屬分裂模式，使熔融金屬呈現出纖維狀分裂，從而能夠高效制備出粒徑分布區間窄、圓球度高、流動性好、鋪展性優良且尺寸均勻可控、無衛星滴的超細球形金屬粉末，適宜工業化生產。

技術領域

本發明屬于超細球形微粒子制備技術領域，具體而言，尤其涉及一種逐液滴離心霧化法制備超細球形金屬粉末的裝置及方法。

背景技術

金屬增材制造技術由于其成型范圍廣，可以加工各種復雜形狀的零件，因此在能源、軍事等多個領域都得到了廣泛應用。而球形金屬粉末作為成型的原材料，它的品質對于成品的質量有很大的影響。增材制造技術對金屬粉末的需求包括粒度分布窄、氧含量低、球形度高、平均粒徑小于50μm且無衛星滴等性能。然而目前我國市場上的金屬粉休質量不高，與國外技術水平有較大差距，市場上的粉末還不能滿足增材技術的需要，這也嚴重限制了我國增材技術的發展。

目前制備球形金屬粉末的方法主要有：霧化法，包括氣霧化法，水霧化法，離心霧化法，旋轉電極霧化法等。雖然霧化法制粉效率非常高，但是所制備粉末的尺寸分散度大，必須通過多次篩分才能得到滿足粒徑要求的粉末，使生產效率大大降低，尤其當尺寸有嚴格要求時；霧化法易產生衛星滴，使粉末表面粘連衛星滴，降低粉末的流動性及鋪展性，且生產過程中易摻入雜志，無法滿足3D打印用粉末的要求。

因此，如何制備出粒徑分布窄且可控，球形度高、無衛星滴的金屬粉末成為有待解決的一大問題。

發明內容

根據上述提出3D打印用金屬粉末制備過程中存在的圓球度差，鋪展性及流動性差等技術問題，而提供一種逐液滴離心霧化法制備超細球形金屬粉末的裝置及方法。本發明主要結合均勻液滴噴射法和離心霧化法兩種方法，同時對轉盤進行結構設計，且增加感應加熱線圈對圓盤表面進行感應加熱，從而使金屬液突破了傳統熔融金屬的分裂模式，實現了只有當霧化介質為水溶液或有機溶液時才能實現的纖維狀分裂方式，通過這種模式可以實現金屬粉末的超微細化且在粒度調控方面可以取得大的飛躍，可以制備得到圓球度高、有良好流動性和鋪展性、無衛星滴、細粉收得率非常高的符合使用3D打印使用要求的球形金屬粉末。

本發明采用的技術手段如下：

一種逐液滴離心霧化法制備超細球形金屬粉末的裝置，包括殼體、設置于所述殼體內的坩堝和粉末收集區，其中，所述粉末收集區置于所述殼體的底部，所述坩堝置于所述粉末收集區的上部；

所述坩堝內部設有熱電偶，所述坩堝外部設有加熱帶，所述坩堝底部設有帶小孔的噴嘴，所述坩堝內設有與設置在所述殼體頂部的壓電陶瓷相連的振蕩發生器；所述坩堝正下方設有電極板；

所述殼體上設有伸入于所述坩堝內的坩堝進氣口，所述殼體上還設有擴散泵和機械泵，所述殼體上還設有腔體進氣口和腔體排氣閥；

所述粉末收集區包括設置在所述殼體底部的收集盤、設置于所述收集盤上方的與電機相連的用于霧化金屬粉末液滴的轉盤；

其特征在于：

所述轉盤包括基體，所述基體由上部的承接部和下部的支撐部構成的縱截面呈類“T型”的主體結構，所述承接部上表面設有與其圓心同軸的具有一定半徑的圓形凹槽；其中，所述基體采用導熱性小于20W/m/k的材料制成；

霧化平面，為圓盤結構，所述圓盤與所述圓形凹槽相匹配且與所述圓形凹槽過盈配合，所述霧化平面采用與霧化金屬液滴潤濕角小于90°的材料制成；